Hallo Zusammen,
Ein Raspberry PI soll via Transistor mehrere 12V Verbraucher an und aus
schalten. Dafür habe ich eine Platine entwickelt und fertigen lassen. Um
das Ganze mit nur einem Netzteil betreiben zu können ist auf der Platine
selbst direkt ein Spannungswandler 12V->5V (LM 2575 S-5.0) mitsamt
Sockel für den Raspberry Pi verbaut. Bei der Auslegung habe ich mich
streng an die Design-Empfehlungen im Datenblatt vom Regler gehalten
(v.A. wegen Konfiguration Cin, Cout und Spule).
Cin, Cout sind Alu Elkos in 100uF/50V bzw. 330uF/16V wie empfohlen.
L1 ist SSL1306T-331M-N. Die passte von den Werten und Bauform gut in
mein Konzept.
Nun zum eigentlichen Problem: Das Ding fiept hörbar bis nervig. Das
ganze beginnt sobald man den Raspberry Pi anschließt (einziger 5V
Verbraucher). Ohne PI aber mit anliegender Eingangsspannung am
Regelkreis ist nichts zu hören.
An welcher Stelle würdet ihr da ansetzen, um das Fiepen zu vermeiden?
Konfiguration Spule ändern?
Cin/Cout ändern?
Ganz anderer Regler?
Danke schonmal und LG
FN
FN schrieb:> An welcher Stelle würdet ihr da ansetzen, um das Fiepen zu vermeiden?
Andere Spule einsetzen oder die vorhandene vergießen.
Kerkos sind ja keine genannt, die sind auch gerne ein Quelle fürs
Fiepen.
H. H. schrieb:> Hast du den Sättigungsstrom nicht beachtet?
Der Sättigungsstrom sollte laut Datenblatt Faktor 3-4 über dem
tatsächlichen Verbrauch liegen. Ich hab leider im aktuellen Aufbau nicht
die Möglichkeit das nochmal zu validieren.
HildeK schrieb:> Andere Spule einsetzen
Gibts da noch Faktoren, die ein Fiepen Begünstigen? Größe? Bauform?
Kern? etc?
FN schrieb:> Gibts da noch Faktoren, die ein Fiepen Begünstigen? Größe? Bauform?> Kern? etc?
Das Fiepen kommt daher, dass der Draht der Spule vibrieren kann. Durch
die Magnetfelder des Stromes durch die Spule wirkt sie wie ein kleiner
Lautsprecher.
Klein und vergossen ist besser als groß und lose gewickelt
Sage es nur Ungern, aber du hast dir grad die "Singvögel" unter den
Spulen ausgesucht, und mit 330µH singen sie dann halt im hörbaren
Bereich.....
Die sind Offene Bauart nicht geschirmt und haben Lose Drahtwicklung.
Wenn du metallische Komponenten drum rum hast singen die fröhlich mit
;-)
Eventuell anderen (höheren) Schaltfrequenzbereich wählen.
Die Beispielapplikationen sollte man grundsätzlich nur mit Vorsicht
genießen. Habe da auch schon Widerstände mit 400 KOhm oder Kondensatoren
mit 190 nF gefunden.
Patrick L. schrieb:> Sage es nur Ungern, aber du hast dir grad die "Singvögel" unter den> Spulen ausgesucht, und mit 330µH singen sie dann halt im hörbaren> Bereich.....
Das kann ich leider nur bestätigen :D Kannst du da einen
Induktivitätswert empfehlen ab dem das ggf. nicht mehr höhrbar wäre?
Gemessen am großen Unterschied zwischen Sättigungsstrom und
tatsächlichem Verbrauch hab ich da noch bisschen Spielraum was die Spule
angeht (laut Datenblatt Controller).
FN schrieb:> H. H. schrieb:>> Hast du den Sättigungsstrom nicht beachtet?>> Der Sättigungsstrom sollte laut Datenblatt Faktor 3-4 über dem> tatsächlichen Verbrauch liegen. Ich hab leider im aktuellen Aufbau nicht> die Möglichkeit das nochmal zu validieren.
Nochmals: Hast du den Sättigungsstrom der Drossel nicht beachtet? Schau
in deren Datenblatt!
Also folgende Idee:
1. Neuer Regler mit höherer Schaltfrequenz (150kHz statt 50kHz)
(XL2596S-5.0E1). Im Anhang die empfohlene Schaltung dazu. Gibts da
Einwände?
2. Neue Spule (APS13A50M330) mit kleinerer Baugröße und eingegossenem
Draht gegen Schwingungen.
Moin,
FN schrieb:> 1. Neuer Regler mit höherer Schaltfrequenz (150kHz statt 50kHz)
Glaubst du, dass du 150kHz schlechter hoerst als 50kHz? Ich glaub', du
wuerdest beide Frequenzen gleich schlecht hoeren.
Da du aber irgendwas hoerst, solltest du erstmal gucken, warum du da was
hoerst. Evtl. schwankt die Stromaufnahme des Raspis auch (der wird wohl
auch Schaltregler haben, mit lustigem rechteckigem Stromverlauf am
Eingang) und liefert dir irgendwelche Differenzfrequenzen im Hoerbereich
an der Speicherdrossel. Das wird man wohl eher mit besserer Siebung
erschlagen koennen.
FN schrieb:> 2. Neue Spule (APS13A50M330) mit kleinerer Baugröße und eingegossenem> Draht gegen Schwingungen.
Wird nicht schaden(Guck! auf! den! Saettigungsstrom!).
Gruss
WK
Also da jetzt erneut der Hinweis mit dem Sättigungsstrom kommt trotz
meines Hinweises, bin ich doch verunsichert, ob ich den richtig
verstanden habe. Wichtig ist doch, dass der inklusive Sicherheitsfaktor
größer ist als der max. Output des Reglers (?).
Laut Datenblatt liegt der Sättigungsstrom von der ausgesuchten Spule
weit über dem Max Verbrauch des RPis (6A Isat bei Peak 0,5 A Verbrauch).
Sollte also funktionieren oder nicht???
Dergute W. schrieb:> Glaubst du, dass du 150kHz schlechter hoerst als 50kHz? Ich glaub', du> wuerdest beide Frequenzen gleich schlecht hoeren.
Man hört eher die Regelfrequenz als dass man die reine Schaltfrequenz
hört.
Ergo ist das kein Konstanter ton sondern eher ein Grashüpfer Zirpen...
Und nebenbei extrem Ekelhaft, da die Schallwellen von der Grundfrequenz
"Getragen" werden..... Aber das ist ein zu Komplexes Tema um es hier zu
beschreiben.
Also sind Folgende Punkte zuerst zu Klären:
Hörst du tatsächlich Diese Drossel oder kann es auch die vom RPi sein?
(Ja auch die kann Zirpen, wenn sie nur Knapp mit der nötigen sauberen
Spannung versorgt wird.)
Oder hörst du andere Bauteile die durch die 2 PWM Frequenzen in Resonanz
versetzt werden (Da kann auch ein Kleiner Aluelko "Lärm" machen.
Lokalisiere mal die Herkunft des Geräusches dann kann man das Problem
eingrenzen.
PS: die Wahrscheinlichkeit ist Groß das deine Drossel tatsächlich in die
Sättigung geht,
dann Zirpt sie nämlich wie ein ganzer Schwarm von Grashüpfern....
Also den Ratschlag von:
H. H. schrieb:> Nochmals: Hast du den Sättigungsstrom der Drossel nicht beachtet? Schau> in deren Datenblatt!
mal beachten, die ist nämlich recht Knapp, denn wir können ja den
Wirklichen Strom nicht wissen, dazu haben wir zu wenig Angaben ;-)
Tipp:
Messen und Datasheet lesen hilft. ;-)
Patrick L. schrieb:> Lokalisiere mal die Herkunft des Geräusches dann kann man das Problem> eingrenzen.
Merke ich da Veränderungen, wenn ich die Komponenten nochmal
nachträglich festklebe? Oder wie hast du dir das vorgestellt?
Patrick L. schrieb:> die Wahrscheinlichkeit ist Groß das deine Drossel tatsächlich in die> Sättigung geht,
Also nochmal zur Sicherheit: Pi Verbrauch: 300mA
https://raspi.tv/2017/how-much-power-does-pi-zero-w-use
Aktuelle Drossel Sättigungsstrom: 1,9A.
Reicht das nicht?
Wie viel Sicherheitsfaktor soll da drauf?
FN schrieb:> aut Datenblatt liegt der Sättigungsstrom von der ausgesuchten Spule> weit über dem Max Verbrauch des RPis (6A Isat bei Peak 0,5 A Verbrauch).
Schau einfach nochmals ins Datenblatt. Deine sättigt bereits bei 0,16A.
H. H. schrieb:> FN schrieb:>> aut Datenblatt liegt der Sättigungsstrom von der ausgesuchten Spule>> weit über dem Max Verbrauch des RPis (6A Isat bei Peak 0,5 A Verbrauch).>> Schau einfach nochmals ins Datenblatt. Deine sättigt bereits bei 0,16A.
In den DB sind mehrere Größen beschrieben und seine ist in beiden nicht
die Erste.
Arno
Arno H. schrieb:> H. H. schrieb:>> FN schrieb:>>> aut Datenblatt liegt der Sättigungsstrom von der ausgesuchten Spule>>> weit über dem Max Verbrauch des RPis (6A Isat bei Peak 0,5 A Verbrauch).>>>> Schau einfach nochmals ins Datenblatt. Deine sättigt bereits bei 0,16A.>> In den DB sind mehrere Größen beschrieben und seine ist in beiden nicht> die Erste.
Argh, da bin ich reingefallen.
Also sättigt seine erst bei 1,9A, und damit kommt das als Ursache kaum
in Frage.
Dann wird er mir dem Oszi ran müssen.
H. H. schrieb:> Dann wird er mir dem Oszi ran müssen.
Oder mit einem Schraubenzier mal auf jedes Bauteil drücken und schauen
wann sich der Ton verändert.
Ist die Simpelste "Holzhackermetode" um den Sündenbock zu
lokalisieren.
Weiter glaube ich die 300mA nicht,es sind ja noch andere Komponenten
drauf die etwas strom brauchen und auch der RPi kann mehr als die 300mA
ziehen.
Merke:
...Hast du *Grillen*(schweizer Wort für Grashüpfer) in der Schaltung,
stimmt was nicht mit der Stromverwaltung....
Für .CH User, hier noch den Original Berndeutsche spruch:
1
Häsch du gäng Grillä, finkä oder Meise uf dinä Drosslä i dä schaltig,
2
häsch du öpis falsch grächnet i dinärä Stromverwaltig
:-D
Das war ein Spruch unseres FEAMing Professors in der Ausbildung,
....der leider fast immer recht hatte.
Moin,
Man koennt' mal statt dem Raspi einen z.b. 15 Ohm 5W Widerstand an das
Ding zu haengen und horchen, ob's dann auch fiept (Und klar: mal gucken,
ob der Raspi nicht doch was mehr Strom zieht, als erwartet).
Gruss
WK
Ich denke ebenso wie Patrick, das der Regler so wie er dimensioniert für
den Anwendungsfall unbrauchbar ist:
Die Seit die Du zeigst, zeigt nur die Durchschnittsströme. Ein Raspi 4
kann problemlos Stromspitzen bis in den 2A Bereich erzeugen und tut das
auch im Betrieb. (Was war nochmal genau dein Modell?) Ein Schaltregler
muss auch diese Spitzen liefern können, man kann das nicht einfach mit
einem dicken Kondensator glätten, denn der bringt die Regelung des
Reglers aus dem Tritt.
Nehmen wir jetzt mal einen Lastwechsel 2A -> 0.3A bei 330µH Spule und 5V
an. Das ergibt eine Abklingzeit von ca 112µs für den Strom, das sind ca
9kHz. Und das ist was Du hörst. Die Regelung des LM2575 versucht
verzweifelt die Spule in den Griff zu bekommen. Im Datenblatt des LM2575
ist für einen Laststrom von 300mA bei 12V übrigens eine Spule mit 680µH
vorgeschlagen. (Bild 27) Damit würde das Lastspitzenproblem jedoch noch
viel schlimmer.
Der LM2575 ist aufgrund seiner langsamen Schaltfrequenz für diesen
Anwendungszweck ungeeignet. Der mag eher konstante Ströme. In dem
Datenblatt gibt es dazu auch ein paar Oszibilder, man sieht dort schön
wie lange die Regelung für so einen Lastsprung braucht.
Bei derartigen Lastwechseln von gut 90% braucht man einen Regler mit
viel höherer Frequenz und kleineren Spulen, damit einem das nicht um die
Ohren fliegt. Falls du einen RPI 3 oder 4 hast, dann must Du von einem
Peak-Spulen Strom von mindestens 3A ausgehen.
Ich versorge bei einem älteren Projekt einen Raspi Zero (+ LTE Modul)
mit einem 1A 500kHz Wandler aus 12V. (MIC4690, Spule mit 33µH etwas
größer als im DB um den Strombereich für Continuous Mode Betrieb etwas
in den niedrigen Strombereich zu drücken) Das reicht gerade so aus.
Spule ist die hier:
https://www.tme.eu/de/details/psdb1004nt330/leistungsdrosseln-smd/viking/
Im Datenblatt vom MIC4690 findet man auch ein Diagramm zum Lastsprung,
der Sprung ist viel größer, die Einregelzeit aber viel kleiner. Heute
ich da vermutlich noch einen ganz anderen Regler einsetzen, z.B. den
hier: AP62200
Und noch ein Bild vom Wandler, wenn es interessiert:
https://gitlab.com/amesser-group/electronic-devices/rpi-birdcam/-/blob/master/doc/pictures/assembled_in_case.jpg
Ich verwende für solche aufgaben, Regler die ich mal ein ganzen Tray
voll Teibestückt habe, und wen wundert's, den allseits geliebt und
Gehassten
MC43063 damit deckt man eigentlich ein ganz großen Bereich ab, und er
kostet echt nur Peanuts ist gnädig was die Außenbeschaltung betrifft.
Beim Layout mass man schon aufpassen, aber das ist bei allen PWM DC/DC
der Fall. ;-)
Andreas M. schrieb:> Ein Raspi 4> kann problemlos Stromspitzen bis in den 2A Bereich erzeugen und tut das> auch im Betrieb. (Was war nochmal genau dein Modell?)
Ich habe ebenfalls einen RPi Zero W und als einzigen anderen Verbaucher
einen MAX485, der ja aber einen verschwindend geringen Stromverbrauch
hat. (Hab den sogar testweise mal entfernt, fiept also auch mit dem
reinen Pi)
Patrick L. schrieb:> Oder mit einem Schraubenzier mal auf jedes Bauteil drücken und schauen> wann sich der Ton verändert.
Tut sich nix, weder bei meinem selfmade-Regler noch bei der Drossel auf
dem Pi.
Ich denke ich werde für die nächste Platinengeneration die
Sättigungsspannung der Spule noch erhöhen kombiniert mit dem
eingegossenen Typ und dann erstmal das Beste hoffen :D
Danke euch für den vielen Input.
FN schrieb:> Tut sich nix, weder bei meinem selfmade-Regler noch bei der Drossel auf> dem Pi.
Stell doch mal ein Bild von dem (bestückten)Teil rein,
Dann kann man ev die ursache besser Abschätzen.
Irgend ein Teil muss ja Fipen und wenn du das mit dem Schraubendreher
etwas Drückst, (Kann auch ein Kondensator oder Widerstand sein), muss
das auch hörbar sein.
